JPH04127553A - シリコンエピタキシャルウェーハの成長層の抵抗率測定方法 - Google Patents
シリコンエピタキシャルウェーハの成長層の抵抗率測定方法Info
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- JPH04127553A JPH04127553A JP24911890A JP24911890A JPH04127553A JP H04127553 A JPH04127553 A JP H04127553A JP 24911890 A JP24911890 A JP 24911890A JP 24911890 A JP24911890 A JP 24911890A JP H04127553 A JPH04127553 A JP H04127553A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリコンエピタキシャルウェーハの表面を汚
さず、破壊もせず、製品検査に適したシリコンエピタキ
シャルウェーハ成長層の抵抗率測定方法に関する。
さず、破壊もせず、製品検査に適したシリコンエピタキ
シャルウェーハ成長層の抵抗率測定方法に関する。
シリコンエピタキシャルウェーハの成長層の抵抗率を測
定する方法としては、４探針法、シッットキーＣｖ法等
が従来から知られている。
定する方法としては、４探針法、シッットキーＣｖ法等
が従来から知られている。
４探針法は、短い間隔で等間隔に一列に並んだ４本の針
を試料に押し当て、外側の電極に電流を流し、中間の電
極で電圧を計ることによって、抵抗率を測定するもので
ある。また、例えば、ｎ型のエピタキシャル成長層の場
合にはＰ型の下地基板がモニター用として仕込んで用い
られる。この方法では、針圧による結晶の汚染破壊が発
生し、また上記したモニターを仕込む必要がありそれだ
け手間がかかるものであった。さらに、この４探針法に
よる測定可能な成長層の厚さは２μｍまででありそれ以
上薄くなると測定不能となるものであった。
を試料に押し当て、外側の電極に電流を流し、中間の電
極で電圧を計ることによって、抵抗率を測定するもので
ある。また、例えば、ｎ型のエピタキシャル成長層の場
合にはＰ型の下地基板がモニター用として仕込んで用い
られる。この方法では、針圧による結晶の汚染破壊が発
生し、また上記したモニターを仕込む必要がありそれだ
け手間がかかるものであった。さらに、この４探針法に
よる測定可能な成長層の厚さは２μｍまででありそれ以
上薄くなると測定不能となるものであった。
ショットキーＣｖ法は、測定しようとするシリコンエピ
タキシャルウェーハの成長層の上にショットキー接合を
形成して逆バイアス電圧■をがけ、電圧Ｖの関数として
空乏層の幅を容ＩＪｃとして測定するものである。この
方法では、測定用の特殊な電極が必要で、また測定可能
な成長層の厚さは１μｍまででありそれ以上薄くなると
測定不能となるものであった。
タキシャルウェーハの成長層の上にショットキー接合を
形成して逆バイアス電圧■をがけ、電圧Ｖの関数として
空乏層の幅を容ＩＪｃとして測定するものである。この
方法では、測定用の特殊な電極が必要で、また測定可能
な成長層の厚さは１μｍまででありそれ以上薄くなると
測定不能となるものであった。
これらの従来方法を用いるとシリコンエピタキシャルウ
ェーハの表面は汚染及び／又は破壊されてしまい、測定
対象となったシリコンエピタキシャルウェーハは製品と
はならず廃棄される。従って、従来方法を製品検査に適
用する場合には、抜取検査を行なうのみであり、全製品
を検査を行なうことはできず、不良品の混入することを
防ぐことはできなかった。
ェーハの表面は汚染及び／又は破壊されてしまい、測定
対象となったシリコンエピタキシャルウェーハは製品と
はならず廃棄される。従って、従来方法を製品検査に適
用する場合には、抜取検査を行なうのみであり、全製品
を検査を行なうことはできず、不良品の混入することを
防ぐことはできなかった。
また、シリコンエピタキシャルウェーハの成長層が１μ
ｍよりも薄くなると上記した従来の測定方法では、抵抗
率の測定はできなかったものである。
ｍよりも薄くなると上記した従来の測定方法では、抵抗
率の測定はできなかったものである。
近年、デバイスの集積化が進むにつれて、デバイスの横
方向（Ｘ、Ｙ方向）のスケールが縮小されているが、そ
れと同時に縦方向（Ｚ方向）も小さくなり、薄い厚さの
エビ層が求められている。
方向（Ｘ、Ｙ方向）のスケールが縮小されているが、そ
れと同時に縦方向（Ｚ方向）も小さくなり、薄い厚さの
エビ層が求められている。
例えば、最近のｂｉＭＯ３用ではエビ厚さは１〜２μｍ
である。従って、シリコンエピタキシャルウェーへの１
μｍ以下の厚さの成長層の抵抗率を測定する必要性が増
大しているものである。
である。従って、シリコンエピタキシャルウェーへの１
μｍ以下の厚さの成長層の抵抗率を測定する必要性が増
大しているものである。
シリコンエピタキシャルウェーハの成長層カ月μｍ以下
のものの抵抗率の測定ができ、かつ成長層を破壊せずか
つ汚染もしない測定方法の出現が待たれていたものであ
る。
のものの抵抗率の測定ができ、かつ成長層を破壊せずか
つ汚染もしない測定方法の出現が待たれていたものであ
る。
本発明は、上記した従来技術に鑑みて発明されたもので
、シリコンエピタキシャルウェーハの成長層が１μｍ以
下のものの抵抗率の測定ができ、かつ成長層を破壊せず
かつ汚染もしないシリコンエピタキシャルウェーハ成長
層の抵抗率測定方法を提供することを目的とする。
、シリコンエピタキシャルウェーハの成長層が１μｍ以
下のものの抵抗率の測定ができ、かつ成長層を破壊せず
かつ汚染もしないシリコンエピタキシャルウェーハ成長
層の抵抗率測定方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のシリコンエピタキ
シャルウェーハ成長層の抵抗率測定方法においては、シ
リコンエピタキシャルウェーハの成長層の抵抗率を測定
するにあたり、一方の表面層のみが導電性の光透過性絶
縁体有機フィルムを、その絶縁体表面を対峙させて上記
成長層に密着固定し、該絶縁体有機フィルムを介して、
該導電性層と上記シリコンエピタキシャルウェーハの背
面との間に可変バイアス電圧を印加し、同時に選択され
た光エネルギーを持つチョップされた光を上記絶縁体有
機フィルムを介して上記成長層に入射させ、該成長層表
面に誘起された表面光電圧（ＳＰＶ）を測定することに
よって、成長層厚が１μｍ以下のシリコンエビタキ？ヤ
ルウェーハ成長層の抵抗率を測定することができるよう
にしたものである。
シャルウェーハ成長層の抵抗率測定方法においては、シ
リコンエピタキシャルウェーハの成長層の抵抗率を測定
するにあたり、一方の表面層のみが導電性の光透過性絶
縁体有機フィルムを、その絶縁体表面を対峙させて上記
成長層に密着固定し、該絶縁体有機フィルムを介して、
該導電性層と上記シリコンエピタキシャルウェーハの背
面との間に可変バイアス電圧を印加し、同時に選択され
た光エネルギーを持つチョップされた光を上記絶縁体有
機フィルムを介して上記成長層に入射させ、該成長層表
面に誘起された表面光電圧（ＳＰＶ）を測定することに
よって、成長層厚が１μｍ以下のシリコンエビタキ？ヤ
ルウェーハ成長層の抵抗率を測定することができるよう
にしたものである。
以下に、本発明の実施例を挙げて説明する。
実施例１及び比較例１及び２
本発明の方法、ショットキーＣＶ法（以後Ｃｖ法という
）及び４点法による半導体薄層の抵抗率評価技術の有効
性を評価するこめに、ｃＺ法で育成されたシリコン単結
晶鏡面ウェーハ法を石英鏡面ウェーハに直接接合した接
合ウェーハを通常の鏡面技術により研磨し、シリコン単
結晶薄層が約１μｍになるよう調整し、１μｍ以下及び
以上の部分において上記抵抗率評価技術を適用した。ま
た、抵抗率の真の値として、予め上記シリコンウェーハ
の鏡面側において事前に４点法で求められたものを用い
た。
）及び４点法による半導体薄層の抵抗率評価技術の有効
性を評価するこめに、ｃＺ法で育成されたシリコン単結
晶鏡面ウェーハ法を石英鏡面ウェーハに直接接合した接
合ウェーハを通常の鏡面技術により研磨し、シリコン単
結晶薄層が約１μｍになるよう調整し、１μｍ以下及び
以上の部分において上記抵抗率評価技術を適用した。ま
た、抵抗率の真の値として、予め上記シリコンウェーハ
の鏡面側において事前に４点法で求められたものを用い
た。
本発明の測定方法を実施するために用いた電圧印加用の
絶縁体有機フィルムは、厚さ５０ｕｍのポリエステルフ
ィルムの片面に錫を真空蒸着（厚さ１０μｍ）したもの
である。測定用の光線の波長５６０ｎｍを用いた。また
、測定器の構成は第１図に示した通りである。同図にお
いて、２はＬＥＤ電源、４は発振器、６は発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）、８は透明電極、１０はマイラーフィルム
スペーサ、１２はシリコンウェーハ、１４は真空チャッ
ク、１６は直流バイアス電源、１８はロックインアンプ
、２０はデータ処理装置である。
絶縁体有機フィルムは、厚さ５０ｕｍのポリエステルフ
ィルムの片面に錫を真空蒸着（厚さ１０μｍ）したもの
である。測定用の光線の波長５６０ｎｍを用いた。また
、測定器の構成は第１図に示した通りである。同図にお
いて、２はＬＥＤ電源、４は発振器、６は発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）、８は透明電極、１０はマイラーフィルム
スペーサ、１２はシリコンウェーハ、１４は真空チャッ
ク、１６は直流バイアス電源、１８はロックインアンプ
、２０はデータ処理装置である。
第１表にシリコンウェーハの厚さと本発明の方法（実施
例１）、ＣＶ法（比較例１）及び４点法（比較例２）に
よる抵抗率の測定値を表記する。
例１）、ＣＶ法（比較例１）及び４点法（比較例２）に
よる抵抗率の測定値を表記する。
第１表
（第１表において、厚さは光干渉法により測定した。各
測定値は抵抗率を示すが、その単位はΩ・ＣＩである。
測定値は抵抗率を示すが、その単位はΩ・ＣＩである。
）
第１表の結果かられかるように、本発明の方法による測
定値は、０．５μｍから１．２μｍの薄層に対して、そ
の厚さに無関係にシリコンウェーハバルクの抵抗率が評
価されたといえる。しかし、ＣＶ法及び４点法において
はＣＶ法が空乏層をシリコン薄層以上に拡げることがで
きないという理由で、測定不能であったり、また４点法
が１！￥さことがわかる。
定値は、０．５μｍから１．２μｍの薄層に対して、そ
の厚さに無関係にシリコンウェーハバルクの抵抗率が評
価されたといえる。しかし、ＣＶ法及び４点法において
はＣＶ法が空乏層をシリコン薄層以上に拡げることがで
きないという理由で、測定不能であったり、また４点法
が１！￥さことがわかる。
実施例２及び比較例３及び４
ｎ−ｔｙｐｅシリコンエピタキシャルウェーハの成長層
（厚さ０．５μｍ）の抵抗率を本発明方法（実施例２）
、ＣＶ法（比較例３）及び４点法（比較例４）の３方法
で測定を試みた結果を第２表に示す。
（厚さ０．５μｍ）の抵抗率を本発明方法（実施例２）
、ＣＶ法（比較例３）及び４点法（比較例４）の３方法
で測定を試みた結果を第２表に示す。
（以下余白）
第２表
（第２表において、抵抗率の数値の単位はΩ・ｃｍであ
る。実施例２（本発明）及び比較例３ （ＣＶ法）はｎ
／ ｎ ’エピタキシャルウェーハ、比較例４（４点
法）はｎ／ｐ−エピタキシャルウェーハについてそれぞ
れ測定した。これらのサンプルのエビ層は同一バッチで
成長した。エビ層ドーピング量の設定は１から５になる
に従い減少させた。
る。実施例２（本発明）及び比較例３ （ＣＶ法）はｎ
／ ｎ ’エピタキシャルウェーハ、比較例４（４点
法）はｎ／ｐ−エピタキシャルウェーハについてそれぞ
れ測定した。これらのサンプルのエビ層は同一バッチで
成長した。エビ層ドーピング量の設定は１から５になる
に従い減少させた。
） （以下余白）実施例
３及び比較例５及び６ ｎ−ｔｙｐｅシリコンエピタキシャルウェーハの成長Ｎ
（厚さ２．０μｍ）の抵抗率を本発明方法（実施例３）
、ＣＶ法（比較例５）及び４点法（比較例６）の３方法
で測定を試みた結果を第３表に示す。
３及び比較例５及び６ ｎ−ｔｙｐｅシリコンエピタキシャルウェーハの成長Ｎ
（厚さ２．０μｍ）の抵抗率を本発明方法（実施例３）
、ＣＶ法（比較例５）及び４点法（比較例６）の３方法
で測定を試みた結果を第３表に示す。
第３表
（第３表において、抵抗率の数値の単位はΩ・ｃｍであ
る。実施例３（本発明）及び比較例５ （ＣＶ法）はｎ
／ ｎ ”エピタキシャルウェーハ、比較例６（４点
法）はｎ ／ ｐ−エピタキシャルウェーハについてそ
れぞれ測定した。これらのサンプルのエビ層は同一バッ
チで成長した。エビ層ドーピング量の設定は１から５に
なるに従い減少させた。
る。実施例３（本発明）及び比較例５ （ＣＶ法）はｎ
／ ｎ ”エピタキシャルウェーハ、比較例６（４点
法）はｎ ／ ｐ−エピタキシャルウェーハについてそ
れぞれ測定した。これらのサンプルのエビ層は同一バッ
チで成長した。エビ層ドーピング量の設定は１から５に
なるに従い減少させた。
実施例４及び比較例７及び８
ｐ−ｔｙｐｅシリコンエピタキシャルウェーハの成長層
（厚さ０．５μｍ）の抵抗率を本発明方法（実施例４）
、ＣＶ法（比較例７）及び４点法（比較例８）の３方法
で測定を試みた結果を第４表に示す。
（厚さ０．５μｍ）の抵抗率を本発明方法（実施例４）
、ＣＶ法（比較例７）及び４点法（比較例８）の３方法
で測定を試みた結果を第４表に示す。
（以下余白）
第４表
（第４表において、抵抗率の数値の単位はΩ・ＣＩであ
る。実施例４（本発明）及び比較例７ （ＣＶ法）はｐ
／ｐ’エピタキシャルウェーハ、比較例８ （４点法）
ハｐ ／ ｎ−エピタキシャルウェーハについてそれ
ぞれ測定した。これらのサンプルのエビ層は同一バッチ
で成長した。エビ層ドーピング量の設定は１から５にな
るに従い減少させた。
る。実施例４（本発明）及び比較例７ （ＣＶ法）はｐ
／ｐ’エピタキシャルウェーハ、比較例８ （４点法）
ハｐ ／ ｎ−エピタキシャルウェーハについてそれ
ぞれ測定した。これらのサンプルのエビ層は同一バッチ
で成長した。エビ層ドーピング量の設定は１から５にな
るに従い減少させた。
実施例５及び比較例９及び１０
ｐ−ｔｙｐｅシリコンエピタキシャルウェーハの成長層
（厚さ２．Ｏｔｔｍ）の抵抗率を本発明方法（実施例５
）、ＣＶ法（比較例９）及び４点法（比較例１０）の３
方法で測定を試みた結果を第５表に示す。
（厚さ２．Ｏｔｔｍ）の抵抗率を本発明方法（実施例５
）、ＣＶ法（比較例９）及び４点法（比較例１０）の３
方法で測定を試みた結果を第５表に示す。
第５表
（第５表において、抵抗率の数値の単位はΩ・ｃｍであ
る。実施例５（本発明）及び比較例９ （ＣＶ法）はｐ
／ｐ”エピタキシャルウェーハ、比較例１０（４点法）
はｐ／ｎ−エピタキシャルウェーハについてそれぞれ測
定した。これらのサンプルのエビ層は同一バッチで成長
した。エビ層ドーピング量の設定は１から５になるに従
い減少させた、） ここで、４点法の測定値は、同一バッチで作られたシリ
コンエピタキシャルウェーハであって、特に４点法によ
る成長層抵抗率評価のために実施例２〜３及び比較例３
〜６においてｐ−基板下地を用い、実施例４〜５及び比
較例７〜１０においてｎ−基板下地を用いた。抵抗率は
成長層と同等からそれ以上の高抵抗率のものを用いる。
る。実施例５（本発明）及び比較例９ （ＣＶ法）はｐ
／ｐ”エピタキシャルウェーハ、比較例１０（４点法）
はｐ／ｎ−エピタキシャルウェーハについてそれぞれ測
定した。これらのサンプルのエビ層は同一バッチで成長
した。エビ層ドーピング量の設定は１から５になるに従
い減少させた、） ここで、４点法の測定値は、同一バッチで作られたシリ
コンエピタキシャルウェーハであって、特に４点法によ
る成長層抵抗率評価のために実施例２〜３及び比較例３
〜６においてｐ−基板下地を用い、実施例４〜５及び比
較例７〜１０においてｎ−基板下地を用いた。抵抗率は
成長層と同等からそれ以上の高抵抗率のものを用いる。
第２表〜第５表から明らかなごとく、成長率が低抵抗率
であって、厚い場合即ち２μｍの場合に、本発明方法の
測定値と他の２つの測定法による測定値が比較的良い一
致を示すが、薄い場合には他の２方法による測定値は、
異常値であることが明らかで測定は不可であった。この
理由は、ＣＶ法の場合には、空乏層がエビ層以上に拡が
るため高濃度基板にまで達し、それ以上の深さまだ拡が
らなくなるためであり、また４点法の場合は、エビクキ
シャル層が薄くなると、測定シリコン層が薄いことに起
因する前述の原因以外に、当該層の抵抗率が異導電型基
板下地の影響を受け、更にｎ型エピタキシャル層の場合
には成長海面が実際の成長界面より異常にシフトすると
いう問題のためである。
であって、厚い場合即ち２μｍの場合に、本発明方法の
測定値と他の２つの測定法による測定値が比較的良い一
致を示すが、薄い場合には他の２方法による測定値は、
異常値であることが明らかで測定は不可であった。この
理由は、ＣＶ法の場合には、空乏層がエビ層以上に拡が
るため高濃度基板にまで達し、それ以上の深さまだ拡が
らなくなるためであり、また４点法の場合は、エビクキ
シャル層が薄くなると、測定シリコン層が薄いことに起
因する前述の原因以外に、当該層の抵抗率が異導電型基
板下地の影響を受け、更にｎ型エピタキシャル層の場合
には成長海面が実際の成長界面より異常にシフトすると
いう問題のためである。
以上のように、本発明のシリコンエピタキシャルウェー
ハ成長層の抵抗率測定方法によれば、シリコンエピタキ
シャルウェーハの成長層が１μｍ以下のものの抵抗率の
測定ができ、かつ成長層を破壊せずかつ汚染もしないと
いう効果を奏するものである。
ハ成長層の抵抗率測定方法によれば、シリコンエピタキ
シャルウェーハの成長層が１μｍ以下のものの抵抗率の
測定ができ、かつ成長層を破壊せずかつ汚染もしないと
いう効果を奏するものである。
第１図は、本発明方法に用いられる装置の原理図である
。 ２−−− Ｌ Ｅ Ｄ電源、４−発振器、６−・−発光
ダイオード（ＬＥＤ）、１２−・−シリコンウェーハ、
１４真空チヤツク、１６−・直流バイアス電源、１８０
ツクインアンプ、２０−データ処理装置。 第 図
。 ２−−− Ｌ Ｅ Ｄ電源、４−発振器、６−・−発光
ダイオード（ＬＥＤ）、１２−・−シリコンウェーハ、
１４真空チヤツク、１６−・直流バイアス電源、１８０
ツクインアンプ、２０−データ処理装置。 第 図
Claims (1)
- （１）シリコンエピタキシャルウェーハ成長層の抵抗率
を測定するにあたり、一方の表面層のみが導電性の光透
過性絶縁体有機フィルムを、その絶縁体表面を対峙させ
て上記成長層に密着固定し、該絶縁体有機フィルムを介
して、該導電性層と上記シリコンエピタキシャルウェー
ハの背面との間に可変バイアス電圧を印加し、同時に選
択された光エネルギーを持つチョップされた光を上記絶
縁体有機フィルムを介して上記成長層に入射させ、該成
長層表面に誘起された表面光電圧（ＳＰＶ）を測定する
ことを特徴とする成長層厚が１μｍ以下のシリコンエピ
タキシャルウェーハ成長層の抵抗率測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249118A JP2898072B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | シリコンエピタキシャルウェーハの成長層の抵抗率測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249118A JP2898072B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | シリコンエピタキシャルウェーハの成長層の抵抗率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127553A true JPH04127553A (ja) | 1992-04-28 |
| JP2898072B2 JP2898072B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=17188214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2249118A Expired - Lifetime JP2898072B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | シリコンエピタキシャルウェーハの成長層の抵抗率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2898072B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110289224A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-27 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 一种精确监控并改善方块电阻量测稳定性的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57159014A (en) * | 1981-03-25 | 1982-10-01 | Nec Home Electronics Ltd | Measuring method for characteristics of epitaxial semiconductor wafer |
| JPS5982740A (ja) * | 1982-11-02 | 1984-05-12 | Nec Corp | 高抵抗半導体ウエハの評価方法 |
| JPS59171133A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-27 | Hitachi Ltd | 半導体抵抗率モニタ法 |
| JPH01179339A (ja) * | 1987-12-30 | 1989-07-17 | Hitachi Ltd | 薄膜製造プロセスの評価方法 |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP2249118A patent/JP2898072B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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| JPS57159014A (en) * | 1981-03-25 | 1982-10-01 | Nec Home Electronics Ltd | Measuring method for characteristics of epitaxial semiconductor wafer |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110289224A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-27 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 一种精确监控并改善方块电阻量测稳定性的方法 |
| CN110289224B (zh) * | 2019-06-19 | 2021-08-10 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 一种精确监控并改善方块电阻量测稳定性的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2898072B2 (ja) | 1999-05-31 |
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